Tehomitoituksen osalta aurinkosähköjärjestelmässä on kaksi olennaisesti erilaista tilannetta: sähköverkkoon liitetty järjestelmä tai sähköverkkoon liittymätön saarekejärjestelmä eli niin sanottu mökkijärjestelmä.
Tehomitoituksen osalta on kaksi olennaisesti erilaista tilannetta: sähköverkkoon liitetty järjestelmä tai sähköverkkoon liittymätön saarekejärjestelmä eli niin sanottu mökkijärjestelmä. Näiden kahden mitoitusperiaatteet poikkeavat toisistaan oleellisesti.
Verkkoon liitetyssä järjestelmässä pääasiallisen sähkötehon ja energiavaraston takaa yleinen sähköverkko. Sen johdosta ei tarvitse miettiä tehon ja energian riittävyyttä, vaan mitoitusta ohjaavat eniten taloudellinen hyöty ja ympäristötekijät.
Jokaisen verkkoon liitetyn järjestelmän osalta on tehtävä sopimus sähkönmyynnistä. Myyntiä syntyy lähes poikkeuksesta jokaisessa kohteessa. Suurin taloudellinen tekijä syntyy juuri tästä: mikä korvaus myynnistä saadaan ja mitä maksetaan sähkön ostosta. Sähkön myynnistä saatava korvaus on korkeintaan sama energiahinta, joka maksetaan ostosta, mutta muita hyvityksiä ei saa. Ostosta maksetaan lisäksi siirto ja verot.
Ylimitoitus ei kannata
Merkittävin taloudellisen mitoituksen ohjenuora on toteuttaa kohteen oman sähkönkulutuksen kattava aurinkosähkön tuotanto. Sähkönmyynnistä saatava korvaus ei ainakaan lähitulevaisuudessa anna järkevää hyötyä suhteessa investointiin, jotta järjestelmää kannattaisi ylimitoittaa.
Ylimitoittaminen lisää siis käytännössä takaisinmaksuaikaa tai pidemmälle ajateltuna vähentää koko järjestelmän eliniän aikana saatavaa nettohyötyä.
Tuntimittausprofiili
Laskelmissa kulutusprofiili on ratkaiseva tekijä.
Mitä suurempi jatkuva auringonpaisteen aikainen sähkönkulutus kohteessa on, sitä suurempi aurinkosähköjärjestelmä kannattaa asentaa. Esimerkiksi kohteet, joissa on paljon jäähdytettävää, kuten kylmätiloja, hyötyvät suuresta aurinkosähköjärjestelmästä helposti.
Kulutusta on syytä tarkastella päivätasolla eli tuntitietoina. Kaupallisissa kiinteistöissä on usein omat kattavat mittaukset ja useat verkkoyhtiöt tarjoavat sähkön mittaustiedon tuntikohtaisesti.
Pientaloissa aurinkoisen ajan kulutukset saattavat jäädä pieniksi verrattuna koko päivän energiankulutukseen, kun oleskelu ja huippukulutukset sijoittuvat iltapäivästä aamuun.
Pientaloille sopiva tehomitoitus on karkeasti sellainen, jolla katetaan 80–100 prosenttia pienimmän kulutuksen kuukauden energiankäytöstä, jos tarkempaa mittaustietoa ei ole käytettävissä. Tällöin voidaan olettaa, että valtaosa aurinkosähköstä käytetään itse ja järjestelmän mitoitus on taloudellisesti mahdollisimman kannattava.
Mikäli jatkuvia pohjakulutuksia ei ole, voi esimerkiksi aurinkosähkön tuotannon mukaan ohjattavien sähkökuormien avulla saavuttaa lisähyötyä ja suurempi järjestelmä tulee kannattavammaksi. Pientalossa lämminvesivaraajan ohjaaminen tai teollisuudessa sähkösyöpön prosessin ajaminen voi olla helposti toteutettava, kannattavuutta lisäävä tekijä.
Huipputeho ratkaisee mökillä
Kun aurinkosähköjärjestelmä valitaan yksinään tai mahdollisesti aggregaatin kanssa ainoaksi sähkötehon lähteeksi esimerkiksi kesämökille, on huomioitava riittävä hetkellinen huipputeho sekä energian saanti ja varastointi.
Tällöin järjestelmän tehon arviointi aloitetaan sähkökuormien ja niiden energiankulutusten selvittämisellä. Ratkaiseviksi tekijöiksi nousevat suurimman hetkellisen tehon tarve sekä tarvitun päiväenergian saaminen. Invertterin mitoitus voi kasvaa huipputehon tarpeen vuoksi suureksi esimerkiksi imurin takia, vaikka pienempi paneelisto tuottaisikin tarvittavan energian keskimäärin.
Aurinkosähköjärjestelmän energiantuoton kannalta on tarkkailtava minä kuukausina kesämökillä oleskellaan. Yksinään aurinkosähköjärjestelmä kannattaa mitoittaa korkeintaan huhti-elokuun oleskelujen ajaksi, ja jos näitä pimeämpinä aikoina haluaa mökillä oleskella, tulee aggregaatti helposti kustannustehokkaaksi lisänä.
Energian varastoinnin kannalta mökkijärjestelmän akuston mitoituksessa täytyy huomioida, miten pitkiä aikoja mökillä oleskellaan yhdenjaksoiseksi. Jos mökillä oleskellaan vain viikonloppuisin, riittää akuston mitoittaminen kahden päivän varaenergialle. Jatkuvassa oleskelussa neljän päivän energiavarasto on yleensä riittävä. Lisäksi akuston eliniän kannalta on huomioitava tuplauskerroin, jolla varmistetaan, ettei akustoa pureta liikaa.
Tuoton arviointiin on työkaluja
Työkalun avulla pystyy huomioimaan asennuspaikan säteilymäärän, paneeliston tehon, häviöt, kallistuksen, suuntauksen sekä mahdollisen auringonseurantajärjestelmän. Lopputuloksena syntyy energiantuoton lukemat kuukauden keskimääräisenä päivätuottona, kuukausituottona ja vuosituottona.
Laskuri ei ota huomioon varjostuksia ja tämän arvioinnin avuksi voi käyttää esimerkiksi ST-Käsikirja 40:stä löytyvää auringonratakaaviota. Varjostukset heikentävät helposti jopa 10–20 prosenttia paneeleiden energiantuotosta, joten esimerkiksi mökkijärjestelmän mitoituksen kannalta tämä voi olla kriittinen tekijä.
Asennuspaikan olosuhteiden huomioimisen jälkeen voidaan energiantuotto suhteuttaa kohteen kulutusten mukaan. Verkkoon liitetyissä järjestelmissä esimerkiksi sähköverkkoyhtiöltä saatavien kulutustietojen perusteella voi arvioida sopivan kuukausituoton ja sen mukaisesti aurinkosähköjärjestelmän tehon. Kuormituksia kannattaa tarkastella myös tuntitasolla ja miettiä järjestelmän kokoa auringonpaisteen aikaisten kuormitusten perusteella.
Mökkijärjestelmän osalta on tarkkailtava kuukauden keskimääräistä päivätuottoa, jotta se riittää sähkökuormien päiväkulutuksen ja mökillä oleiltavien kuukausien kannalta.
Sähköinfo oy:n ja Sähkötieto ry:n julkaisemassa ST-käsikirjassa Aurinkosähkö-järjestelmän suunnittelu ja toteutus annetaan runsaasti lisää ohjeita aurinkosähköjärjestelmän mitoituksen ja ominaisuuksien suunnitteluun. ST-kortisto -palveluun kuuluva kirja on tilattavissa myös erikseen Sähköinfon verkkokaupasta.
Matti Orrberg, teksti ja grafiikka
Kirjoittaja on Sähköinfo oy:n tekninen asiantuntija.
